DE2519467B2

DE2519467B2 - DEVICE FOR INDUCTIVE HEATING OF WORKPIECES

Info

Publication number: DE2519467B2
Application number: DE19752519467
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dr-Ing 5630 Remscheid Reinke
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1975-05-02
Filing date: 1975-05-02
Publication date: 1977-09-01
Also published as: JPS51137151A; FR2310056B1; FR2310056A1; JPS5519036B2; GB1504653A; IT1060484B; DE2519467C3; DE2519467A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur zwei Hilfsstromkreisen gemeinsam sind, Ströme zu erzeugen, die in den zugeordneten Bereichen des Werkstücks das gewünschte Wärmebild erzeugen (vgl. DT-PS 19 63 368).The invention relates to a device for two auxiliary circuits are common, currents that generate the desired thermal image in the assigned areas of the workpiece (cf. DT-PS 19 63 368).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art weiter zu vereinfachen.The invention is based on the object of providing a device of the type mentioned at the beginning simplify.

Dieses wird an Vorrichtungen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Resonanzfrequenz des stromquellenfreien Hilfsstromkreises einstellbar ist.This is achieved according to the invention in devices of the type mentioned in that the Resonance frequency of the auxiliary circuit without a power source is adjustable.

Bei Vorrichtungen nach der Erfindung ist es möglich, durch Ausnutzung der Resonanzüberhöhung im an den Hilfsstromkreis angeschlossenen Resonanzkreis unterIn devices according to the invention, it is possible by utilizing the resonance increase in the Auxiliary circuit connected resonance circuit below

induktiven Erhitzung von Werkstücken, insbesondere 30 Beachtung der zugehörigen Phasenlage des Hilfsstroms von Flanschwellen für Radachsen von Kraftfahrzeugen, die Wärmewirkung, die von dem allen Stromkreiseninductive heating of workpieces, in particular observing the associated phase position of the auxiliary current of stub shafts for wheel axles of motor vehicles, the thermal effect caused by all electrical circuits

gemeinsamen Teil des Induktors ausgeht, derart zu steuern, daß die erwünschte Erwärmungsdifferenzencommon part of the inductor proceeds to control such that the desired heating differences

unter Verwendung eines dem Verlauf der Werkstückform angepaßten, aus einer Wechselstromquelle mit einem Wechselstrom speisbaren Induktors, dessen Leiter einen geformten Stromkreis bildend an die Ausgangsklemmen der Wechselstromquelle anschließbar und über mindestens eine Teülänge seiner Längserstreckung mittels eines die Teillänge einschießenden Hilfsstromkreises mit einem Hilfsstrom den zwischen der Erwärmung aus diesem Teil des Induktors und der Erwärmung aus den übrigen Teilen des Induktors erzielt werden.using an alternating current source adapted to the shape of the workpiece an alternating current feedable inductor, the conductor of which forms a shaped circuit to the Output terminals of the AC power source can be connected and over at least part of its length Longitudinal extension by means of an auxiliary circuit enclosing the partial length with an auxiliary current between the heating from this part of the inductor and the heating from the remaining parts of the Inductor can be achieved.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung an Maschinen zur Wärmebehandlung, insbesondere zur Härtung von kohlenstoffhaltigen Eisenwerkstoffen, an Hauptstrom überlagernd speisbar ist und bei der der 40 denen Werkstücke unterschiedlicher Formgebung zur Hilfsstromkreis einen auf eine Resonanzfrequenz Behandlung gelangen und deshalb Maßnahmen zurThe invention is particularly suitable for use on machines for heat treatment, in particular for Hardening of carbonaceous ferrous materials, can be fed to the main stream and in which the 40 workpieces of different shapes are used Auxiliary circuit a get to a resonance frequency treatment and therefore measures to

Verwendung unterschiedlicher geformter Induktoren, z. B. durch Austausch der Induktoren, in Verbindung mitUsing different shaped inductors, e.g. B. by replacing the inductors, in conjunction with

abgestimmten Resonanzkreis enthält.contains tuned resonance circuit.

Vorrichtungen dieser Ausbildung sind bekannt, wobei diese den Zweck erfüllen, das Werkstück in Teilbereizugehörigen Speisestromquellen bzw. Speiseanschlüs-Devices of this design are known, these fulfilling the purpose of belonging to the workpiece in parts Supply current sources or supply connection

chen der Längserstreckung des vorgesehenen Induktors 45 sen getroffen worden sind. An solchen Maschinen sind in unterschiedlicher Weiise zu erwärmen. Normalerwei- im Regelfall mehrere Mittel- oder Hochfrequenztransse wird das Wärmebild, das mittels eines wechselstrom- formatoren zur Speisung der Induktoren vorgesehen, gespeisten Induktors induktiv in der Oberfläche eines und die zugehörigen Transformatoren, Kondensatoren Werkstücks erzeugt wird, durch passende Bemessung u. dgl. sind über Schaltmittel mit zugehörigen Induktordes Koppelabstandes zwischen der Induktorschleife und 50 teilen verbindbar,
der Oberfläche des Werkstücks gewählt, wobei geringe
Abstände zwischen dem Induktor und der Werkstückoberfläche einer vergrößerten Werkstückerwärmung
und größere Abstände einer verringerten WerkstückerChen the longitudinal extension of the intended inductor 45 sen have been taken. Such machines have to be heated in different ways. Normally, as a rule, several medium or high frequency transse, the thermal image that is generated by means of an alternating current transformer for feeding the inductors, fed inductor inductively in the surface of a workpiece and the associated transformers, capacitors, are by suitable dimensioning and the like Can be connected via switching means with the associated inductor of the coupling distance between the inductor loop and 50 parts,
the surface of the workpiece is chosen, with low
Distances between the inductor and the workpiece surface for increased workpiece heating
and greater spacing of a reduced workpiece

Die anliegende Zeichnung erläutert ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. The attached drawing explains an embodiment of the invention.

In der Zeichnung bezeichnen 1 den Schaft einer Hinterradachse eines Kraftfahrzeuges, 2 den fest mit ihrIn the drawing, 1 denotes the shaft of a rear wheel axle of a motor vehicle, 2 denotes the shaft fixed to it

wärmung entsprechen. Ferner ist es möglich, das 55 verbundenen und eine bauliche Einheit mit dem Schaft 1warming correspond. It is also possible to have the 55 connected and one structural unit with the shaft 1

Wärmebild, das mit dem Induktor innerhalb der bildenden Flansch 2 der Welle, 3 und 4 zweiThermal image made with the inductor inside the forming flange 2 of the shaft, 3 and 4 two

Werkstückoberfläche erzeugt wird, durch die Induktion Einspannpinolen, zwischen denen die Welle 1, 2Workpiece surface is generated by the induction clamping quills, between which the shaft 1, 2

in dem Werkstück steuernde Eisenbleche, die als Joche eingespannt und um ihre Längsachse drehbar gelagert auf dem Induktor angeordnet sind, zu beeinflussen.in the workpiece controlling iron sheets, which are clamped as yokes and rotatably mounted about their longitudinal axis are arranged on the inductor to influence.

ist. Die Pinolen 3 und 4 werdenis. The quills 3 and 4 are

in
Häufig ist es jedoch wirtschaftlich nicht möglich, die 60 motorisch angetrieben, so daß die in
However, it is often not economically feasible for the 60 to be motor-driven, so that the

in dem Werkstück induzierten Wirbelströme durch Abschwächung oder Konzentration der Induktionswirkung eines einheitlichen maximalen Stroms derart zu steuern, daß erwünschte Wärmebilder in der Oberfläche des Werkstücks erzeug! werden.Eddy currents induced in the workpiece by weakening or concentrating the induction effect a uniform maximum current so that desired thermal images in the surface of the workpiece! will.

Es ist deshalb bereit:; bekannt, die Anordnung derartIt is therefore ready :; known the arrangement like this

zu treffen, daß entweder mehrere, aus getrennten Stromauellen mit dem induzierten Wechselstrom üblicher Weise Welle 1, 2 in gleichmäßige Drehung versetzt wird.to meet that either several, from separate Stromauellen with the induced alternating current Usually shaft 1, 2 is set in uniform rotation.

Die Oberfläche der Welle 1, 2 ist im Bereich der Längsausdehnung ihres Schafl.es 1 in üblicher Weise einem Oberflächenhärtungsverfahren des kohlenstoffhaltigen Eisenwerkstoffs zu unterwerfen, wozu der Werkstoff in seiner Oberfläche bis zur entsprechenden Tiefe induktiv erhitzt und danach — in nicht näher dargestellter Weise — durch Abschrecken gekühlt undThe surface of the shaft 1, 2 is in the area of the longitudinal extent of its Schafl.es 1 in the usual way to subject the carbonaceous ferrous material to a surface hardening process, including the The surface of the material is inductively heated to the appropriate depth and then - in no more detail the way shown - cooled by quenching and

zur Martensit-Bildung veranlaßt wird.is caused to form martensite.

Zur Erhitzung des Werkstoffs im Bereich des Schaftes I dient ein Induktor bestehend auu den beiden Längsästen 5 und 6, die als Kupferleuer ausgebildet sind und — jeweils um ca. 180° gegeneinander um den Umfang der Welle versetzt — sich entlang der gesamten Länge des Schaftes 1 erstrecken, einem die Längsäste 5 und 6 miteinander verbindenden halbkreisförmigen Verbindungsteil 7, das im Bereich des Flansches 2 und in geringem Abstand von der Oberfläche des Flanschs im Bereich der üblichen Hohlkehle zwisciien dem Schaft 1 und dem Flansch 2 angeordnet ist und einem zweiten halbkreisförmigen Induktorteil 8, das den Schaft 1 etwa über die Hälfte seines Umfanges umfaßt. Die Längsäste 5 und 6 des Induktors sind über die beiden Anschlußleitungen 10 und 11 mit der Sekundärwicklung 12 eines Mittelfrequenz- Transformators 13 verbunden, dessen Primärwicklung 14 über zwei Schaltkontaktel5 und 16 mit den Anschlußklemmen eines Mittelfrequenz-Wechselstromgenerators 17 verbunden ist.An inductor consisting of the two longitudinal branches 5 and 6, which are designed as copper rods and - each offset by approx. 180 ° from one another around the circumference of the shaft - is used along the entire length of the shaft 1, is used to heat the material in the area of the shaft I extend, a semicircular connecting part 7 connecting the longitudinal branches 5 and 6, which is arranged in the area of the flange 2 and at a small distance from the surface of the flange in the area of the usual groove between the shaft 1 and the flange 2, and a second semicircular inductor part 8 , which includes the shaft 1 about half of its circumference. The longitudinal branches 5 and 6 of the inductor are connected via the two connecting lines 10 and 11 to the secondary winding 12 of a medium-frequency transformer 13, the primary winding 14 of which is connected to the terminals of a medium-frequency alternating current generator 17 via two switching contacts 5 and 16.

Die Schaltkontakte 15 und 16 sind mittels eines Relais 18 schaltbar, wozu das Relais 18 mittels einer Steuervorrichtung 19 derart betätigbar ist, daß — gezählt vom Zeitpunkt des Schließens der Kontakte 15 und 16 — eine bestimmte vorgegebene Energie dem Induktor 5,6,7,8,10,11 zugeführt wird. Beim Erreichen dieser Energie werden die Kontakte 15 und 16 'vieder geöffnet, so daß der Aufheizvorgang am Werkstück 1, 2 beendet wird.The switching contacts 15 and 16 are switchable by means of a relay 18, including the relay 18 by means of a Control device 19 can be actuated in such a way that - counted from the time the contacts 15 close and 16 - a certain predetermined energy is supplied to the inductor 5,6,7,8,10,11. Upon reaching This energy the contacts 15 and 16 'are opened again, so that the heating process on the workpiece 1, 2 is terminated.

Die Vorrichtung 19 kann dazu in üblicher Weise als Zähler, der vom Strom und/oder der Spannung im Heizstromkreis des Induktors beaufschlagt ist, ausgebildet sein.The device 19 can be used in the usual way as a counter that counts from the current and / or the voltage in the Heating circuit of the inductor is applied to be formed.

Da die Heizleistung, die dem Werkstück 1, 2 im S Bereich der Leiterschleife 7 zugeführt wird, zur Herbeiführung des in diesem Bereich des Werkstücks erwünschten Härtebildes nicht ausreicht, ist der beschriebene Induktor durch einen Hilfsstromkreis bestehend aus einem Hilfsleiter 20, der im Bereich derSince the heating power that is supplied to the workpiece 1, 2 in the S area of the conductor loop 7, for Achieving the desired hardness pattern in this area of the workpiece is insufficient inductor described by an auxiliary circuit consisting of an auxiliary conductor 20, which is in the area of

ίο Verbindungspunkte zwischen der Induktorschleife 7 und den Längsästen 5 und 6 des Induktors an diesen Induktor angeschlossen ist, ergänzt, wozu der Hilfsleiter 20 über die Zuleitungen 21 und 22 an einen Resonanzkreis 23 bestehend aus der Primärwicklung 24 eines Übertragers 25 und dem dazu in Reihe geschalteten einstellbaren Kondensator 26 über die Sekundärwicklung des Übertragers 25 angeschlossenίο Connection points between the inductor loop 7 and the longitudinal branches 5 and 6 of the inductor is connected to this inductor, supplemented, including the auxiliary conductor 20 via the leads 21 and 22 to a resonance circuit 23 consisting of the primary winding 24 a transformer 25 and the adjustable capacitor 26 connected in series via the Secondary winding of the transformer 25 connected

Der Resonanzkreis 23 ist durch passende Wahl der Kapazität des Kondensators 26 derart gewählt, daß der im Resonanzkreis 23 fließende Resonanzstrom unter Berücksichtigung der durch den Übertrager 25 verursachten Phasenverschiebungen in der Hilfsstromkreisschleife 20 einen Hilfsstrom induziert, der sich dem inThe resonance circuit 23 is selected by a suitable choice of the capacitance of the capacitor 26 so that the The resonance current flowing in the resonance circuit 23, taking into account the one caused by the transformer 25 Phase shifts in the auxiliary circuit loop 20 induces an auxiliary current, which is the in

7.5 der Leiterschleife 7 fließenden Strom additiv überlagert. Die Anordnung ist dabei zweckmäßig derart getroffen, daß der Wechselstrom, der die Leiterschleife 20 durchfließt, durch passende Formgebung des Leiters 20 im Bereich der zu erwärmenden Oberfläche des Flanschs 2 zur Erwärmung der Oberfläche des Flansches beiträgt.7.5 of the conductor loop 7 superimposed current flowing additively. The arrangement is expediently made in such a way that the alternating current which the conductor loop 20 flows through, by appropriate shaping of the conductor 20 in the area of the surface to be heated Flange 2 contributes to the heating of the surface of the flange.

Hierzu I Blatt ZeichnungenFor this purpose I sheet drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for inductive heating of workpieces, in particular of flange shafts for the wheel axles of motor vehicles, using one of the shape of the workpiece adapted, from an alternating current source with an alternating current feedable inductor whose Conductor forming a shaped circuit can be connected to the output terminals of the AC power source and over at least a partial length of its longitudinal extent by means of a part enclosing the partial length Auxiliary circuit with one of the inductors fed above the workpiece surface arranged and for heating de ·. Workpiece are used.

It is also known to make the arrangement such that several from a common power source Auxiliary circuits are fed, which are designed such that partial lengths of these auxiliary circuits in the circuit of the inductor heating the workpiece have a common course and with each other are identical. In the identical circuit parts, the currents of the auxiliary circuits are superimposed, the can also be fed from separate auxiliary power sources, and it is therefore imperative to observe and, if necessary, to adjust the phase position of the alternating currents of the auxiliary circuits

Main current superimposed auxiliary current can be fed 15 se, in the subregions of the inductors, the

and wherein the auxiliary circuit includes a tuned at a resonance frequency of the resonant circuit, characterized in that the resonant frequency of the current-source-free auxiliary circuit (21,20,7,22) is adjustable.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the feed line (20) to the partial length (7) of the inductor (10, 11, 8, 5, 6, 7) in the area of the Surface of the workpiece is arranged shaped for heating the workpiece.